Ako ľahko určiť kapacitu kondenzátora pomocou dostupných nástrojov

Niekedy, keď je zapnutá kondenzátor v parametroch uvedených v jeho prípade neexistuje žiadne označenie alebo žiadna dôvera, je potrebné nejakým spôsobom zistiť skutočnú kapacitu. Ale ako to urobiť bez špeciálneho vybavenia?

Samozrejme, ak je po ruke multimeter so schopnosťou merať kapacitu alebo C-meter s vhodným rozsahom meraní kapacity, potom problém prestane byť taký. Ale čo robiť, keď len jednoduchý domáci multimeter a nejaký zdroj energie, ale je potrebné zmerať kapacitu kondenzátora tu a teraz? V tomto prípade sa na záchranu dostanú známe fyzikálne zákony, ktoré umožnia meranie kapacity s dostatočnou presnosťou.

Najprv zvážime jednoduchý spôsob merania kapacity elektrolytického kondenzátora pomocou dostupných nástrojov. Ako viete, pri nabíjaní kondenzátora zo zdroja s konštantným napätím prostredníctvom odporu existuje vzor, ​​podľa ktorého sa napätie na kondenzátore exponenciálne priblíži k napätiu zdroja a jedného dňa ho v limite konečne dosiahne.

Ale aby ste nečakali dlho, môžete svoju úlohu zjednodušiť. Je známe, že počas doby rovnajúcej sa 3 * RC napätie na kondenzátore počas nabíjania dosiahne 95% napätia privedeného na obvod RC. Takže keď viete napätie napájacej jednotky, hodnotenie odporu a vyzbrojené stopkami, môžete ľahko zmerať časovú konštantu alebo skôr trojnásobnú časovú konštantu pre väčšiu presnosť a potom vypočítať kapacitu kondenzátora podľa známeho vzorca.

Napríklad, zvážte experiment nižšie. Povedzme, že máme elektrolytický kondenzátor, na ktoré existuje nejaké označenie, ale tomu naozaj neveríme, pretože kondenzátor už dlho ležal v nádobách a nikdy neviete, či vôbec vyschol, musíte merať jeho kapacitu. Napríklad, kondenzátor hovorí 6800uf 50V, ale musíte to vedieť určite.

Krok číslo 1. Berieme odpor 10 kΩ, meriame jeho odpor multimetrom, pretože v tomto experimente spočiatku veríme nášmu multimetru. Napríklad sme dostali odpor 9840 Ohmov.

Krok číslo 2. Zapnite napájanie. Pretože multimeter dôverujeme viac ako kalibrácii mierky (ak existuje) zdroja napájania, uveďte multimeter do režimu merania priameho napätia a pripojte ho na svorky zdroja napájania. Napätie zdroja sme nastavili na 12 voltov, aby multimeter presne ukazoval 12,00 V. Ak nie je napätie zdroja regulované, jednoducho ho zmerajte a zaznamenajte.

Krok číslo 3. Zostavujeme RC reťazec rezistora a kondenzátora, ktorého kapacita je potrebné merať. Skratujeme kondenzátor tak, aby sa dal ľahko otočiť.

Krok číslo 4. Reťaz RC prepojíme so zdrojom. Kondenzátor je stále skratovaný. Opäť sme zmerali napätie dodávané do RC reťazca pomocou multimetra a túto hodnotu stanovili na vernosť na papieri. Napríklad zostalo 12,00 V, alebo rovnaké ako na začiatku.

Krok číslo 5. Vypočítame 95% tohto napätia, napríklad ak je 12 voltov, potom 95% je 11,4 voltov. Teraz vieme, že v čase rovnom 3 * RC sa kondenzátor nabije až do 11,4 V.

Krok číslo 6. Vezmeme stopky do našich rúk a rozložíme kondenzátor a začneme odpočítavanie súčasne. Stanovujeme čas, počas ktorého napätie na kondenzátore dosiahne 11,4 V, bude to 3 * RC.

Krok číslo 7. Robíme výpočty. Výsledný čas v sekundách je vydelený odporom odporu v ohmoch a 3. Získame hodnotu kapacity kondenzátora v faradoch.

Napríklad: čas sa ukázal 220 sekúnd (3 minúty a 40 sekúnd). Vydeľte 220 číslom 3 a číslom 9840, kapacitu získame v farádach. V našom príklade sa ukázalo, že na kondenzátore je napísaných 0,007452 F, to znamená, 7452 mikrofarád a 6800 mikrofarád.Prijateľná odchýlka 20% bola teda v rámci odchýlky kapacity, pretože predstavovala približne 9,6%.

Ale čo nepolárne kondenzátory malé kapacity? Ak je kondenzátor keramický alebo polypropylénový, pomôže tu striedavý prúd a znalosť kapacity.

Napríklad existuje kondenzátor, ktorého kapacita je údajne niekoľko nanofarád a je známe, že môže pracovať v obvode striedavého prúdu. Na vykonanie meraní bude potrebný sieťový transformátor so sekundárnym vinutím, napríklad 12 voltov, multimeter a všetky rovnaké odpory 10 kΩ.

Krok číslo 1. Zostavíme RC obvod a pripojíme ho k sekundárnemu vinutiu transformátora. Potom zapneme transformátor v sieti.

Krok číslo 2. Meriame striedavé napätie na kondenzátore multimetrom, potom na odpore.

Krok číslo 3. Robíme výpočty. Najprv vypočítame prúd cez odpor, - vydelíme na ňom napätie hodnotou jeho odporu. Pretože obvod je sériový, striedavý prúd cez kondenzátor je presne rovnaká hodnota. Vydeľte napätie cez kondenzátor prúdom cez odpor (prúd cez kondenzátor je rovnaký), získame hodnotu kapacitancie Xc. Pri znalosti kapacity a prúdovej frekvencie (50 Hz) vypočítavame kapacitu nášho kondenzátora.

Napríklad: na odpore 7 voltov a na kondenzátore 5 voltov. Vypočítali sme, že prúd cez odpor je v tomto prípade 700 μA, a preto cez kondenzátor, je rovnaký. Takže kapacita kondenzátora pri frekvencii 50 Hz je 5 / 0,0007 = 7142,8 Ohmov. Kapacitancia Xc = 1 / 6,28fC, teda C = 445 nF, t.j. nominálna hodnota 470 nF.

Metódy tu opísané sú veľmi hrubé, takže ich môžete použiť iba vtedy, keď jednoducho neexistujú iné možnosti. V iných prípadoch je lepšie použiť špeciálne meracie prístroje.

Pozri tiež: Ako používať multimeter

Comments

[#1 michal]

Jednoduché princípy vám umožňujú riešiť každodenné problémy bez nutnosti kupovať drahé zariadenia.

[#2 Eugene]

Navrhujem vykonávať merania nie s nábojom, ale s vybíjaním kondenzátora.
Faktom je, že ak je kondenzátor slabý (so zvýšeným zvodovým prúdom), potom sa počas nabíjania vynaloží časť užitočnej energie na kompenzáciu zvodových prúdov. A meriame kapacitu oveľa reálnejšie. Ďakujem!

[#3 Anna]

Na kondenzátore je napísaných 10 mikrofarád, je to v obvode, merajúc jeho kapacitu, multimeter ukazuje 15 mikrofarád! Je normálne, že hodnoty sú nadhodnotené, pretože boli zvyčajne trochu podhodnotené skôr?